KR101295882B1 - Liquid crystal display and local dimming control method of thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device capable of improving the contrast ratio of a display image.
이 액정표시장치는 액정표시패널; 다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 블록별 디밍값에 기초하여 상기 광원들을 미리 정해진 블록 단위로 구동하는 백라이트 구동회로; 및 상기 블록별 디밍값에 의한 휘도 저하를 보상하기 위한 픽셀 이득값을 산출하고, 각 블록의 계조 뭉침 정도에 따라 상기 픽셀 이득값을 보정하는 로컬디밍 제어회로를 구비한다.The liquid crystal display device comprises a liquid crystal display panel; A backlight unit including a plurality of light sources for irradiating light to a rear surface of the liquid crystal display panel; A backlight driving circuit for driving the light sources in predetermined block units based on the dimming value for each block; And a local dimming control circuit for calculating a pixel gain value for compensating for the decrease in luminance due to the dimming value for each block, and correcting the pixel gain value according to the degree of gradation of each block.
Description
본 발명은 표시영상의 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device capable of improving the contrast ratio of a display image.
액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT")를 이용하여 영상을 표시한다. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 영상을 표시한다.BACKGROUND ART [0002] Liquid crystal display devices are becoming increasingly widespread due to features such as light weight, thinness, and low power consumption driving. This liquid crystal display device is used as a portable computer such as a notebook PC, an office automation device, an audio / video device, and an indoor / outdoor advertisement display device. The liquid crystal display displays an image by using a thin film transistor (TFT) as a switching element. The transmissive liquid crystal display device, which occupies most of the liquid crystal display device, displays an image by controlling an electric field applied to the liquid crystal layer to modulate the light incident from the backlight unit.
액정표시장치의 화질은 콘트라스트 특성에 의해 좌우된다. 액정층에 인가되는 데이터전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 이 콘트라 스트 특성을 개선하는데 한계가 있다. 콘트라스트 특성을 개선하기 위하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 방법이 제안된 바 있다. 백라이트 디밍 방법에는 표시면 전체의 휘도를 조정하는 글로벌 디밍 방법(Global dimming method)과, 국부적으로 표시면의 휘도를 조정하는 로컬 디밍 방법(Local dimming method)이 있다. 글로벌 디밍 방법은 이전 프레임과 그 다음 프레임간에 측정되는 동적 콘트라스트(Dynamic contrast)를 개선할 수 있다. 로컬 디밍 방법은 한 프레임기간 내에서 표시면의 휘도를 국부적으로 제어함으로써 글로벌 디밍방법으로 개선하기가 어려운 정적 콘트라스트(Static contrast)를 개선할 수 있다.The image quality of the liquid crystal display device depends on the contrast characteristics. Only the method of modulating the light transmittance of the liquid crystal layer by controlling the data voltage applied to the liquid crystal layer has a limitation in improving this contrast characteristic. In order to improve the contrast characteristic, a backlight dimming method of adjusting the brightness of the backlight unit according to an image has been proposed. The backlight dimming method includes a global dimming method for adjusting the brightness of the entire display surface and a local dimming method for locally adjusting the brightness of the display surface. The global dimming method may improve dynamic contrast measured between the previous frame and the next frame. The local dimming method can improve the static contrast which is difficult to improve by the global dimming method by locally controlling the brightness of the display surface within one frame period.
로컬 디밍 방법은 백라이트를 다수의 블록으로 분할하고 블록별로 디밍값을 조절하여 영상이 밝은 블록의 백라이트 휘도를 높이는 반면, 영상이 어두운 블록의 백라이트 휘도를 낮춘다. 로컬 디밍시 백라이트의 광원들은 블록 단위로 즉, 부분적으로 점등된다. 따라서, 로컬 디밍이 적용된 경우의 백라이트 휘도는 로컬 디밍이 적용되지 않은 상태에서 전체 광원들이 점등된 백라이트 휘도보다 작다. 로컬 디밍으로 인한 부족한 휘도 분은 픽셀 데이터의 변조를 통해 보상될 수 있다. 픽셀 데이터의 보상은 블록별 백라이트의 광량 분석 결과에 따른 픽셀 이득값에 기초하여 이루어진다.The local dimming method divides the backlight into a plurality of blocks and adjusts the dimming value for each block to increase the backlight luminance of the bright block while reducing the backlight luminance of the dark block. In local dimming, the light sources of the backlight are turned on in blocks, that is, partially. Therefore, the backlight luminance when local dimming is applied is smaller than the backlight luminance with which all the light sources are turned on without local dimming. Insufficient luminance due to local dimming can be compensated through modulation of the pixel data. Compensation of the pixel data is performed based on the pixel gain value according to the light amount analysis result of the backlight for each block.
픽셀 이득값은 블록별 디밍값으로 로컬 디밍시에 해당 픽셀에 도달하는 총광량(디밍시 광량)에 의한 휘도값에 어느 정도의 데이터 보상을 해 주어야 넌(non) 로컬 디밍시에 해당 픽셀에 도달하는 총광량(넌디밍시 광량)에 의한 휘도값이 되는지를 기준으로 결정된다. 픽셀 이득값은, 넌디밍시 광량과 디밍시 광량의 비로 계 산된다. 해당 픽셀에서 픽셀 이득값은 디밍시 광량이 넌디밍시 광량에 비해 작을수록 커진다. 픽셀 이득값이 커질수록 데이터의 상향 변조폭이 커지고, 그 결과 높은 계조들이 동일한 밝기로 보이는 계조 뭉침 현상이 발생된다. 계조 뭉침 현상이 심화되면 화질이 저하된다. 따라서, 계조 뭉침 정도에 따라서 픽셀 이득값을 콘트롤할 수 있는 방안이 요구된다.The pixel gain value is a dimming value for each block. The data gain must be compensated to the luminance value by the total amount of light reaching the pixel at the time of local dimming (the amount of light at the time of dimming) to reach the pixel at non-local dimming. It is determined on the basis of whether the luminance value is determined by the total amount of light (the amount of light at the time of nondimming). The pixel gain value is calculated by the ratio of the amount of light at the time of non-dimming and the amount of light at the time of dimming. The pixel gain value of the pixel increases as the amount of light at dimming is smaller than the amount of light at non-dimming. As the pixel gain value increases, the up modulation width of the data increases, and as a result, a gray level aggregation phenomenon in which high grays have the same brightness occurs. When the gradation of the tone is intensified, the image quality deteriorates. Therefore, there is a need for a method of controlling the pixel gain value according to the degree of gradation aggregation.
따라서, 본 발명의 목적은 로컬 디밍 구현시 계조 뭉침 정도에 따라 픽셀 이득값을 보정하여 화질을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 로컬디밍 제어방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a local dimming control method thereof in which image quality can be improved by correcting pixel gain values according to the degree of gradation in local dimming.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널; 다수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 블록별 디밍값에 기초하여 상기 광원들을 미리 정해진 블록 단위로 구동하는 백라이트 구동회로; 및 상기 블록별 디밍값에 의한 휘도 저하를 보상하기 위한 픽셀 이득값을 산출하고, 각 블록의 계조 뭉침 정도에 따라 상기 픽셀 이득값을 보정하는 로컬디밍 제어회로를 구비한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention comprises a liquid crystal display panel; A backlight unit including a plurality of light sources for irradiating light to a rear surface of the liquid crystal display panel; A backlight driving circuit for driving the light sources in predetermined block units based on the dimming value for each block; And a local dimming control circuit for calculating a pixel gain value for compensating for the decrease in luminance due to the dimming value for each block, and correcting the pixel gain value according to the degree of gradation of each block.
본 발명의 실시예에 따라 액정표시패널과, 상기 액정표시패널의 배면에 빛을 조사하는 광원들을 포함한 액정표시장치의 로컬디밍 제어방법은, 블록별 디밍값에 기초하여 상기 광원들을 미리 정해진 블록 단위로 구동하는 단계(A); 및 상기 블록별 디밍값에 의한 휘도 저하를 보상하기 위한 픽셀 이득값을 산출하고, 각 블록의 계조 뭉침 정도에 따라 상기 픽셀 이득값을 보정하는 단계(B)를 포함한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a local dimming control method of a liquid crystal display device including a liquid crystal display panel and light sources irradiating light on a rear surface of the liquid crystal display panel may be configured in units of blocks based on dimming values of blocks. Driving (A); And calculating (B) a pixel gain value for compensating for a decrease in luminance due to the dimming value for each block, and correcting the pixel gain value according to the degree of gradation of each block.
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 로컬디밍 제어방법은 로컬 디밍 구현시 계조 뭉침 정도에 따라 넌디밍시 광량을 조절하거나 또는, 블록별 디밍값을 조절하여 픽셀 이득값을 자동으로 보정함으로써 화질을 크게 향상시킬 수 있다. In the liquid crystal display and the local dimming control method according to the present invention, the image quality is increased by automatically adjusting the pixel gain value by adjusting the amount of light at the time of non-dimming or the dimming value for each block according to the degree of gradation when local dimming is implemented. Can be improved.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다.1 shows a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 로컬디밍 제어회로(14), 백라이트 구동회로(15), 및 백라이트 유닛(16)을 구비한다.1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid
액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(10)에는 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정셀(Clc)들 각각은 TFT, TFT에 접속된 화소전극(1), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함한다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2) 등이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정셀(Clc)들은 적색 표시를 위한 R 액정셀들, 녹색 표시를 위한 G 액정셀들, 청색 표시를 위한 B 액정셀들을 포함한다. R 액정셀, G 액정셀, 및 B 액정셀은 하나의 단위 픽셀을 구성한다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. The liquid
타이밍 콘트롤러(11)는 외부 비디오 소스가 실장된 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 로컬디밍 제어회로(14)에 공급하고, 로컬디밍 제어회로(14)에 의해 변조된 변조 데이터(R'G'B')를 데이터 구동회로(12)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 입력 영상 신호의 프레임들 사이에 보간 프레임을 삽입하고 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 체배하여 60×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작을 제어할 수 있다. The
데이터 구동회로(12)는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들을 포함한다. 데이터 드라이브 집적회로는 클럭신호를 샘플링하기 위한 쉬프트레지스터, 디지털 영상 데이터(RGB)를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호 에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 감마기준전압의 참조하에 정극성/부극성의 감마전압을 선택하기 위한 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 감마전압에 의해 변환된 아날로그 데이터가 공급되는 데이터라인(DL)을 선택하기 위한 멀티플렉서 및 멀티플렉서와 데이터라인(DL) 사이에 접속된 출력버퍼 등을 구비한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 변조 데이터(R'G'B')를 래치하고, 이 래치된 변조 데이터(R'G'B')를 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환한 후 데이터라인들(DL)에 공급한다.The
게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들을 포함한다. 게이트 드라이브 집적회로는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 구비한다. 게이트 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 순차적으로 출력하여 게이트라인들(GL)에 공급함으로써, 데이터전압이 인가될 수평 라인을 선택한다.The
로컬디밍 제어회로(14)는 입력 데이터(RGB)를 분석하여 블록별 대표값을 도출하고, 블록별 대표값에 따라 백라이트 유닛(16)의 광원들을 블록 단위로 제어하기 위한 블록별 디밍값(DIM)을 결정한다. 그리고 블록별 디밍값(DIM)으로 인한 휘도 저하를 보상하기 위한 픽셀 이득값을 산출한 후, 이 픽셀 이득값을 토대로 입력 데이터(RGB)를 보상한다. 로컬디밍 제어회로(14)는 보상된 데이터를 분석하여 계 조 뭉침 정도를 계산하고, 이 계조 뭉침 정도에 대한 예측값이 미리 정해진 목표치에 수렴되도록 넌디밍시 광량을 조절하거나 또는, 블록별 디밍값(DIM)을 조절(디밍시 광량을 조절)하여 픽셀 이득값을 보정한다. 그리고, 보정된 픽셀 이득값으로 보상된 데이터를 최종 변조 데이터(R'G'B')로 출력한다. The local
백라이트 구동회로(15)는 로컬디밍 제어회로(14)로부터 입력되는 블록별 디밍값(DIM)에 따라 듀티비가 가변되는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)로 백라이트 유닛(16)의 광원들을 블록 단위로 구동한다. PWM 듀티비에 따라 광원들의 점소등 시간이 제어된다. The
백라이트 유닛(16)은 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(10)에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록들로 분할한다. 백라이트 유닛(16)은 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 도광판이 적층되고 도광판의 측면에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들로 구현될 수 있다. The
도 2는 계조 뭉침 정도에 따라 픽셀 이득값을 보정할 수 있는 로컬디밍 제어회로(14)의 일 예를 보여준다. 도 2의 로컬디밍 제어회로(14)는 계조 뭉침 정도에 따라 넌디밍시 광량을 조절하여 픽셀 이득값을 보정한다.2 shows an example of the local
도 2를 참조하면, 로컬디밍 제어회로(14)는 영상 분석부(141), 디밍값 결정부(142), 광량 도출부(143), 이득값 산출부(144), 데이터 변조부(145), 비트맵 분석부(146), 및 광량 조절부(147)을 구비한다.Referring to FIG. 2, the local
영상 분석부(141)는 입력 디지털 데이터(RGB)를 도 3과 같이 액정표시패널(10)의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들(BLK[1,1] 내지 BLK[n,m]) 단위로 분석하여 블록별 대표값을 도출한다. 블록별 대표값은, 각 블록 내에서 픽셀의 RGB 값들 중에서 최대 계조값을 도출하고 이 최대값들의 총합을 그 블록에 포함된 픽셀수로 나눔으로써 얻어질 수 있다. The
디밍값 결정부(142)는 영상 분석부(141)로부터의 블록별 대표값을 미리 설정된 디밍 커브에 맵핑하여 블록별 디밍값(DIM)을 결정한다. 디밍 커브는 룩업 테이블로 구현될 수 있다. 블록별 디밍값(DIM)은 데이터의 대표값이 높은 블록에서 높게, 대표값이 낮은 블록에서 낮게 결정될 수 있다.The dimming
광량 도출부(143)는 넌 로컬 디밍시에 해당 픽셀에 도달하는 광량(넌디밍시 광량)과, 블록별 디밍값(DIM)으로 로컬 디밍시에 해당 픽셀에 도달하는 광량(디밍시 광량)을 픽셀별로 도출한다. 넌디밍시 광량은 백라이트의 모든 광원들을 일정 밝기로 점등시킨 경우에 해당 픽셀에 도달하는 총 광량을 지시한다. 디밍시 광량은 도 4와 같이 로컬 디밍시에 해당 픽셀이 포함되어 있는 블록을 중심으로 하여 이를 둘러싸는 P(블록수) × P(블록수)(P는 3이상의 양의 홀수) 크기를 갖는 분석 영역 내에서 해당 픽셀에 도달하는 총 광량을 지시한다. 디밍시 광량은 분석 영역 내의 블록들의 블록별 디밍값(DIM)에 의해 결정된다.The light
이득값 산출부(144)는 광량 도출부(143)로부터의 넌디밍시 광량과 디밍시 광량을 기반으로 각 픽셀별로 픽셀 이득값(G)을 계산한다. 이득값 산출부(144)는 넌디밍시 광량을 디밍시 광량으로 제산하고, 그 결과에 1/γ승 지수 연산을 수행하여 픽셀 이득값(G)을 산출한다.The
데이터 변조부(145)는 이득값 산출부(144)로부터의 픽셀 이득값(G)을 입력 데이터(RGB)에 곱하여 데이터를 변조함으로써 입력 데이터(RGB)를 보상한다.The data modulator 145 compensates the input data RGB by modulating the data by multiplying the pixel gain value G from the
비트맵 분석부(146)는 보상된 한 프레임 분의 데이터를 비트맵 방식으로 분석하여 계조 뭉침 정도를 계산하고, 이 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 발생한다. 비트맵 방식에서는 k(픽셀수) × k(픽셀수)(k는 양의 정수) 크기의 분석 마스크를 한 픽셀 간격으로 좌우 또는 상하로 이동시키면서 한 프레임 분의 보상 데이터를 순차적으로 스캐닝하면서 최대 계조의 픽셀 데이터를 "1"로 치환하고, 그 외 계조의 픽셀 데이터를 "0"으로 치환한다. 비트맵 분석부(146)는 "1"의 갯수를 카운트하여 카운트 값이 크면 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 높이고, 카운트 값이 작으면 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 낮춘다. 여기서, 계조 뭉침의 정도는 예측값이 낮을 때에 비해 예측값이 높을 때가 더 크다.The
광량 조절부(147)는 비트맵 분석부(146)로부터의 예측값에 따라 넌디밍시 광량을 조절하여 이득값 산출부(144)로 피드백시킨다. 광량 조절부(147)는 예측값이 미리 정해진 목표치보다 크면 넌디밍시 광량을 감소시키고, 반대로 예측값이 목표치보다 작으면 넌디밍시 광량을 증가시켜, 예측값을 목표치에 수렴시킨다. 목표치는 소비전력 저감 효과를 가지면서도 계조 뭉침 정도를 완화시킬 수 있는 적절한 값으로 선택될 수 있다. 이득값 산출부(144)는 넌디밍시 광량이 조절된 만큼 픽셀 이득값(G)을 보정하여 데이터 변조부(145)에 공급한다. 데이터 변조부(145)는 예측값이 목표치와 같아지도록 보정된 픽셀 이득값(G)이 곱해진 입력 데이터(RGB)를 최종 변조 데이터(R'G'B')로 출력한다.The
비트맵 분석부(146) 및 광량 조절부(147)는 이득값 보정부(148)로 통합될 수 있다.The
도 5는 계조 뭉침 정도에 따라 픽셀 이득값을 보정할 수 있는 로컬디밍 제어회로(14)의 다른 예를 보여준다. 도 5의 로컬디밍 제어회로(14)는 계조 뭉침 정도에 따라 블록별 디밍값을 조절(디밍시 광량을 조절)하여 픽셀 이득값을 보정한다.5 shows another example of the local
도 5를 참조하면, 로컬디밍 제어회로(14)는 영상 분석부(241), 디밍값 결정부(242), 광량 도출부(243), 이득값 산출부(244), 데이터 변조부(245), 비트맵 분석부(246), 및 디밍값 조절부(247)을 구비한다.Referring to FIG. 5, the local
영상 분석부(241)는 입력 디지털 데이터(RGB)를 도 3과 같이 액정표시패널(10)의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들(BLK[1,1] 내지 BLK[n,m]) 단위로 분석하여 블록별 대표값을 도출한다. 블록별 대표값은, 각 블록 내에서 픽셀의 RGB 값들 중에서 최대 계조값을 도출하고 이 최대값들의 총합을 그 블록에 포함된 픽셀수로 나눔으로써 얻어질 수 있다. The
디밍값 결정부(242)는 영상 분석부(241)로부터의 블록별 대표값을 미리 설정된 디밍 커브에 맵핑하여 블록별 디밍값(DIM)을 결정한다. 디밍 커브는 룩업 테이블로 구현될 수 있다. 블록별 디밍값(DIM)은 데이터의 대표값이 높은 블록에서 높 게, 대표값이 낮은 블록에서 낮게 결정될 수 있다.The dimming
광량 도출부(243)는 넌 로컬 디밍시에 해당 픽셀에 도달하는 광량(넌디밍시 광량)과, 블록별 디밍값(DIM)으로 로컬 디밍시에 해당 픽셀에 도달하는 광량(디밍시 광량)을 픽셀별로 도출한다. 넌디밍시 광량은 백라이트의 모든 광원들을 일정 밝기(예컨대, 최대 밝기)로 점등시킨 경우에 해당 픽셀에 도달하는 총 광량을 지시한다. 디밍시 광량은 도 4와 같이 로컬 디밍시에 해당 픽셀이 포함되어 있는 블록을 중심으로 하여 이를 둘러싸는 P(블록수) × P(블록수)(P는 3이상의 양의 홀수) 크기를 갖는 분석 영역 내에서 해당 픽셀에 도달하는 총 광량을 지시한다. 디밍시 광량은 분석 영역 내의 블록들의 블록별 디밍값(DIM) 변화에 의해 가변될 수 있다.The light
이득값 산출부(244)는 광량 도출부(243)로부터의 넌디밍시 광량과 디밍시 광량을 기반으로 각 픽셀별로 픽셀 이득값(G)을 계산한다. 이득값 산출부(244)는 넌디밍시 광량을 디밍시 광량으로 제산하고, 그 결과에 1/γ승 지수 연산을 수행하여 픽셀 이득값(G)을 산출한다.The
데이터 변조부(245)는 이득값 산출부(244)로부터의 픽셀 이득값(G)을 입력 데이터(RGB)에 곱하여 데이터를 변조함으로써 입력 데이터(RGB)를 보상한다.The data modulator 245 compensates the input data RGB by modulating the data by multiplying the pixel gain value G from the
비트맵 분석부(246)는 보상된 한 프레임 분의 데이터를 비트맵 방식으로 분석하여 계조 뭉침 정도를 계산하고, 이 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 발생한다. 비트맵 방식에서는 k(픽셀수) × k(픽셀수)(k는 양의 정수) 크기의 분석 마스크를 한 픽셀 간격으로 좌우 또는 상하로 이동시키면서 한 프레임 분의 보상 데이터를 순차적으로 스캐닝하면서 최대 계조의 픽셀 데이터를 "1"로 치환하고, 그 외 계조 의 픽셀 데이터를 "0"으로 치환한다. 비트맵 분석부(246)는 "1"의 갯수를 카운트하여 카운트 값이 크면 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 높이고, 카운트 값이 작으면 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 낮춘다. 여기서, 계조 뭉침의 정도는 예측값이 낮을 때에 비해 예측값이 높을 때가 더 크다.The
디밍값 조절부(247)는 비트맵 분석부(246)로부터의 예측값에 따라 블록별 디밍값(DIM)을 조절하여 광량 도출부(243)로 피드백시킨다. 디밍값 조절부(247)는 예측값이 미리 정해진 목표치보다 크면 도 6과 같이 디밍 커브를 상향 변조하여 블록별 디밍값(DIM)을 증가시키고, 반대로 예측값이 목표치보다 작으면 도 6과 같이 디밍 커브를 하향 변조하여 블록별 디밍값(DIM)을 감소시킴으로써, 예측값을 목표치에 수렴시킨다. 디밍값 조절부(247)는 예측값이 목표치에 수렴될 때의 블록별 디밍값(DIM)을 최종 디밍값으로 출력한다. 목표치는 소비전력 저감 효과를 가지면서도 계조 뭉침 정도를 완화시킬 수 있는 적절한 값으로 선택될 수 있다. 광량 도출부(243)는 조절된 블록별 디밍값(DIM)에 대응하여 디밍시 광량을 가변시킨다. 이득값 산출부(244)는 디밍시 광량이 가변된 만큼 픽셀 이득값(G)을 보정하여 데이터 변조부(245)에 공급한다. 데이터 변조부(245)는 예측값이 목표치와 같아지도록 보정된 픽셀 이득값(G)이 곱해진 입력 데이터(RGB)를 최종 변조 데이터(R'G'B')로 출력한다.The dimming
비트맵 분석부(246) 및 광량 조절부(247)는 이득값 보정부(248)로 통합될 수 있다.The
도 7은 본 발명의 적용 후에 있어 계조 뭉침이 개선되는 일 예를 보여준다.7 shows an example in which gradation aggregation is improved after application of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명을 적용하면 종래(본 발명의 적용 전)에 비해 고 계조 영역에 대한 계조 뭉침이 전체적으로 개선되어 화질이 비약적으로 향상되고 있음을 쉽게 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be easily seen that, when the present invention is applied, the gray level aggregation for the high gray area is improved as a whole compared to the conventional (before the application of the present invention), and the image quality is dramatically improved.
도 8은 계조 뭉침 정도에 따라 픽셀 이득값을 보정할 수 있는 로컬디밍 제어방법의 일 예를 보여준다.8 shows an example of a local dimming control method capable of correcting a pixel gain value according to the degree of gradation aggregation.
도 8을 참조하면, 이 로컬디밍 제어방법은 입력 데이터(RGB)를 액정표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록 단위로 분석하여 블록별 대표값을 도출한다.(S11,S12) 그리고, 블록별 대표값을 미리 설정된 디밍 커브에 맵핑하여 블록별 디밍값을 결정한다.(S13) Referring to FIG. 8, in this local dimming control method, input data RGB is analyzed in virtual block units divided in matrix form on a display screen of a liquid crystal display panel to derive a representative value for each block (S11 and S12). The dimming value for each block is determined by mapping the representative value for each block to a preset dimming curve (S13).
이 로컬디밍 제어방법은 넌디밍시 광량과, 디밍시 광량을 픽셀별로 도출한다.(S14) 넌디밍시 광량은 넌 로컬 디밍시에 백라이트의 모든 광원들을 일정 밝기로 점등시킨 경우에 해당 픽셀에 도달하는 총 광량을 지시한다. 디밍시 광량은 블록별 디밍값으로 로컬 디밍시에 해당 픽셀이 포함되어 있는 블록을 중심으로 하여 이를 둘러싸는 P(블록수) × P(블록수)(P는 3이상의 양의 홀수) 크기를 갖는 분석 영역 내에서 해당 픽셀에 도달하는 총 광량을 지시한다. 디밍시 광량은 분석 영역 내의 블록들의 블록별 디밍값에 의해 결정된다.This local dimming control method derives the amount of light at the time of non-dimming and the amount of light at the time of dimming. (S14) The amount of light at the time of non-dimming reaches the pixel when all the light sources of the backlight are turned on at a constant brightness during non-dimming. Directs the total amount of light. The amount of light when dimming is a dimming value for each block and has a size of P (block number) × P (block number) (P is an odd odd number of 3 or more) surrounding the block containing the pixel at the time of local dimming. It indicates the total amount of light reaching the pixel in the analysis area. The amount of light upon dimming is determined by the block-specific dimming values of the blocks in the analysis region.
이 로컬디밍 제어방법은 넌디밍시 광량과 디밍시 광량을 기반으로 각 픽셀별로 픽셀 이득값(G)을 계산한다.(S15) 그리고, 픽셀 이득값(G)을 입력 데이터(RGB) 에 곱하여 데이터를 변조함으로써 입력 데이터(RGB)를 보상한다.(S16) 픽셀 이득값(G)은 넌디밍시 광량을 디밍시 광량으로 제산하고, 그 결과에 1/γ승 지수 연산을 수행함으로써 얻어질 수 있다.The local dimming control method calculates a pixel gain value (G) for each pixel based on the amount of light at the time of non-dimming and the amount of light at the time of dimming. (S15) Then, the pixel gain value G is multiplied by the input data RGB to obtain data. The input data RGB is compensated by modulating (S16). The pixel gain value G may be obtained by dividing the amount of light at non-dimming by the amount of light at dimming, and performing a 1 / γ power exponent on the result. .
이 로컬디밍 제어방법은 보상된 한 프레임 분의 데이터를 비트맵 방식으로 분석하여 계조 뭉침 정도를 계산하고, 이 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 발생한다.(S17) 비트맵 방식에서는 k(픽셀수) × k(픽셀수)(k는 양의 정수) 크기의 분석 마스크를 한 픽셀 간격으로 좌우 또는 상하로 이동시키면서 한 프레임 분의 보상 데이터를 순차적으로 스캐닝하면서 최대 계조의 픽셀 데이터를 "1"로 치환하고, 그 외 계조의 픽셀 데이터를 "0"으로 치환한다. 이 로컬디밍 제어방법은 "1"의 갯수를 카운트하여 카운트 값이 크면 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 높이고, 카운트 값이 작으면 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 낮춘다. 여기서, 계조 뭉침의 정도는 예측값이 낮을 때에 비해 예측값이 높을 때가 더 크다. This local dimming control method analyzes the data of the compensated one frame by bitmap method, calculates the degree of gray level aggregation, and generates a predicted value for the degree of gray level aggregation (S17). × k (number of pixels) (k is a positive integer) Subsequently scanning the compensation data for one frame while moving the analysis mask of one pixel interval left and right or up and down, replacing the pixel data of maximum gradation with "1". Then, the other gray level pixel data is replaced with "0". This local dimming control method counts the number of " 1 " to increase the predicted value of the degree of gradation when the count value is large, and decreases the predicted value of the degree of gradation aggregation when the count value is small. Here, the degree of gray level aggregation is larger when the predicted value is higher than when the predicted value is low.
이 로컬디밍 제어방법은 예측값이 미리 정해진 목표치보다 크면(S18) 넌디밍시 광량을 감소시킨 후(S19), 그 결과를 S15 로 피드백시켜 S15 ~ S18 과정을 다시 수행한다. 그리고, 예측값이 미리 정해진 목표치보다 작으면(S20) 넌디밍시 광량을 증가시킨 후(S21), 그 결과를 S15 로 피드백시켜 S15 ~ S20 과정을 다시 수행한다. 이 로컬디밍 제어방법은 상기와 같은 피드백 과정을 통해 픽셀 이득값(G)을 보정하여 예측값을 목표치에 수렴시킨다. 목표치는 소비전력 저감 효과를 가지면서도 계조 뭉침 정도를 완화시킬 수 있는 적절한 값으로 선택될 수 있다. When the predicted value is larger than the predetermined target value (S18), the local dimming control method reduces the amount of light during non-dimming (S19), and feeds the result back to S15 to perform the processes S15 to S18 again. If the predicted value is smaller than the predetermined target value (S20), the amount of light is increased during non-dimming (S21), and the result is fed back to S15 to perform the processes S15 to S20 again. This local dimming control method corrects the pixel gain value (G) through the above feedback process and converges the predicted value to the target value. The target value may be selected as an appropriate value to reduce the level of gradation while having a power consumption reduction effect.
이 로컬디밍 제어방법은 예측값이 목표치와 같아지도록 보정된 픽셀 이득 값(G)으로 입력 데이터(RGB)를 보상하여 최종 변조 데이터(R'G'B')로 출력함과 아울러, S13 에서 결정된 블록별 디밍값을 최종 디밍값으로 출력한다.(S22)The local dimming control method compensates the input data RGB with the pixel gain value G corrected so that the predicted value is equal to the target value, and outputs the final modulation data R'G'B ', and the block determined in S13. The individual dimming value is output as the final dimming value (S22).
도 9는 계조 뭉침 정도에 따라 픽셀 이득값을 보정할 수 있는 로컬디밍 제어방법의 다른 예를 보여준다.9 shows another example of a local dimming control method capable of correcting a pixel gain value according to the degree of gradation aggregation.
도 9를 참조하면, 이 로컬디밍 제어방법은 입력 데이터(RGB)를 액정표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록 단위로 분석하여 블록별 대표값을 도출한다.(S111,S112) 그리고, 블록별 대표값을 미리 설정된 디밍 커브에 맵핑하여 블록별 디밍값을 결정한다.(S113) Referring to FIG. 9, in this local dimming control method, the representative data for each block is derived by analyzing the input data RGB in virtual block units divided in a matrix form on the display screen of the liquid crystal display panel (S111, S112). The dimming value for each block is determined by mapping the representative value for each block to a preset dimming curve (S113).
이 로컬디밍 제어방법은 넌디밍시 광량과, 디밍시 광량을 픽셀별로 도출한다.(S114) 넌디밍시 광량은 넌 로컬 디밍시에 백라이트의 모든 광원들을 일정 밝기로 점등시킨 경우에 해당 픽셀에 도달하는 총 광량을 지시한다. 디밍시 광량은 블록별 디밍값으로 로컬 디밍시에 해당 픽셀이 포함되어 있는 블록을 중심으로 하여 이를 둘러싸는 P(블록수) × P(블록수)(P는 3이상의 양의 홀수) 크기를 갖는 분석 영역 내에서 해당 픽셀에 도달하는 총 광량을 지시한다. 디밍시 광량은 분석 영역 내의 블록들의 블록별 디밍값(DIM) 변화에 의해 가변될 수 있다.This local dimming control method derives the amount of light at the time of non-dimming and the amount of light at the time of dimming (S114). Directs the total amount of light. The amount of light when dimming is a dimming value for each block and has a size of P (block number) × P (block number) (P is an odd odd number of 3 or more) surrounding the block containing the pixel at the time of local dimming. It indicates the total amount of light reaching the pixel in the analysis area. The amount of light at the time of dimming may vary by the change of the block-specific dimming value (DIM) of the blocks in the analysis region.
이 로컬디밍 제어방법은 넌디밍시 광량과 디밍시 광량을 기반으로 각 픽셀별로 픽셀 이득값(G)을 계산한다.(S115) 그리고, 픽셀 이득값(G)을 입력 데이터(RGB)에 곱하여 데이터를 변조함으로써 입력 데이터(RGB)를 보상한다.(S116) 픽셀 이득값(G)은 넌디밍시 광량을 디밍시 광량으로 제산하고, 그 결과에 1/γ승 지 수 연산을 수행함으로써 얻어질 수 있다.This local dimming control method calculates a pixel gain value (G) for each pixel based on the amount of non-dimming light and the amount of dimming light (S115). The pixel gain value G is multiplied by the input data RGB to obtain data. The input data RGB is compensated by modulating (S116). The pixel gain value G can be obtained by dividing the amount of light at non-dimming by the amount of light at dimming, and performing a 1 / γ multiplier operation on the result. have.
이 로컬디밍 제어방법은 보상된 한 프레임 분의 데이터를 비트맵 방식으로 분석하여 계조 뭉침 정도를 계산하고, 이 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 발생한다.(S117) 비트맵 방식에서는 k(픽셀수) × k(픽셀수)(k는 양의 정수) 크기의 분석 마스크를 한 픽셀 간격으로 좌우 또는 상하로 이동시키면서 한 프레임 분의 보상 데이터를 순차적으로 스캐닝하면서 최대 계조의 픽셀 데이터를 "1"로 치환하고, 그 외 계조의 픽셀 데이터를 "0"으로 치환한다. 이 로컬디밍 제어방법은 "1"의 갯수를 카운트하여 카운트 값이 크면 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 높이고, 카운트 값이 작으면 계조 뭉침 정도에 대한 예측값을 낮춘다. 여기서, 계조 뭉침의 정도는 예측값이 낮을 때에 비해 예측값이 높을 때가 더 크다.This local dimming control method analyzes the data of the compensated one frame by bitmap method, calculates the degree of gray level aggregation, and generates a predicted value for the degree of gray level aggregation (S117) In the bitmap method, k (number of pixels) × k (number of pixels) (k is a positive integer) Subsequently scanning the compensation data for one frame while moving the analysis mask of one pixel interval left and right or up and down, replacing the pixel data of maximum gradation with "1". Then, the other gray level pixel data is replaced with "0". This local dimming control method counts the number of " 1 " to increase the predicted value of the degree of gradation when the count value is large, and decreases the predicted value of the degree of gradation aggregation when the count value is small. Here, the degree of gray level aggregation is larger when the predicted value is higher than when the predicted value is low.
이 로컬디밍 제어방법은 예측값이 미리 정해진 목표치보다 크면(S118) 디밍 커브를 상향 변조하여 블록별 디밍값(DIM)을 증가시킨 후(S119), 그 결과를 S114 로 피드백시켜 S114 ~ S118 과정을 다시 수행한다. 그리고, 예측값이 미리 정해진 목표치보다 작으면(S120) 디밍 커브를 하향 변조하여 블록별 디밍값(DIM)을 감소시킨 후(S21), 그 결과를 S114 로 피드백시켜 S114 ~ S120 과정을 다시 수행한다. 이 로컬디밍 제어방법은 상기와 같은 피드백 과정을 통해 픽셀 이득값(G)을 보정하여 예측값을 목표치에 수렴시킨다. 목표치는 소비전력 저감 효과를 가지면서도 계조 뭉침 정도를 완화시킬 수 있는 적절한 값으로 선택될 수 있다. In this local dimming control method, if the predicted value is larger than a predetermined target value (S118), the dimming curve is up-modulated to increase the dimming value (DIM) for each block (S119), and the result is fed back to S114 to repeat the processes S114 to S118. To perform. If the predicted value is smaller than the predetermined target value (S120), the dimming curve is down-modulated to decrease the dimming value (DIM) for each block (S21), and the result is fed back to S114 to perform the processes S114 to S120 again. This local dimming control method corrects the pixel gain value (G) through the above feedback process and converges the predicted value to the target value. The target value may be selected as an appropriate value to reduce the level of gradation while having a power consumption reduction effect.
이 로컬디밍 제어방법은 예측값이 목표치와 같아지도록 보정된 픽셀 이득값(G)으로 입력 데이터(RGB)를 보상하여 최종 변조 데이터(R'G'B')로 출력함과 아 울러, 예측값이 목표치와 같아지도록 조절된 블록별 디밍값을 최종 디밍값으로 출력한다.(S122)This local dimming control method compensates the input data RGB with the pixel gain value G corrected so that the predicted value is equal to the target value, and outputs the final modulated data R'G'B '. The dimming value for each block adjusted to be equal to is output as the final dimming value (S122).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 로컬디밍 제어방법은 로컬 디밍 구현시 계조 뭉침 정도에 따라 넌디밍시 광량을 조절하거나 또는, 블록별 디밍값을 조절하여 픽셀 이득값을 자동으로 보정함으로써 화질을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the liquid crystal display and the local dimming control method according to the present invention automatically adjust the pixel gain value by adjusting the amount of light at the time of non-dimming or the dimming value for each block according to the degree of gradation when local dimming is implemented. By correcting, the image quality can be greatly improved.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 도면.1 is a view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 로컬디밍 제어회로의 일 예를 보여주는 도면.2 illustrates an example of a local dimming control circuit.
도 3은 로컬 디밍 구현을 위해 면광원이 블록 단위로 분할되는 예를 보여주는 도면.3 is a diagram illustrating an example in which a surface light source is divided into blocks to implement local dimming.
도 4는 해당 픽셀이 포함되어 있는 블록을 둘러싸는 P(블록수) × P(블록수) 크기의 분석 영역을 보여주는 도면.4 is a diagram showing an analysis region of P (block number) × P (block number) size surrounding a block including a corresponding pixel.
도 5는 로컬디밍 제어회로의 다른 예를 보여주는 도면.5 shows another example of a local dimming control circuit.
도 6은 디밍 커브의 변조를 통해 블록별 디밍값을 조절하는 예를 보여주는 도면.FIG. 6 is a diagram illustrating an example of adjusting dimming value of each block by modulating a dimming curve. FIG.
도 7은 본 발명의 적용시 계조 뭉침이 개선되는 일 예를 보여주는 도면.7 is a view showing an example in which the gradation bunch is improved when the present invention is applied.
도 8은 로컬디밍 제어방법의 일 예를 보여주는 도면.8 is a diagram illustrating an example of a local dimming control method.
도 9는 로컬디밍 제어방법의 다른 예를 보여주는 도면.9 is a view showing another example of a local dimming control method.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
10 : 액정표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러10: liquid crystal display panel 11: timing controller
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로12: data driving circuit 13: gate driving circuit
14 : 로컬디밍 제어회로 15 : 광원 구동회로14: local dimming control circuit 15: light source driving circuit
16 : 백라이트 유닛 141,241 : 영상 분석부16:
142,242 : 디밍값 결정부 143,243 : 광량 도출부142,242: dimming value determining unit 143,243: light amount deriving unit
144,244 : 이득값 산출부 145,245 : 데이터 변조부144,244: gain calculator 145,245: data modulator
146,246 : 비트맵 분석부 147 : 광량 조절부146,246: bitmap analysis unit 147: light amount control unit
247 : 디밍값 조절부 148,248 : 이득값 보정부 247: dimming value adjusting unit 148,248: gain value adjusting unit
Claims (12)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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